[发明专利]基于自动频率控制的信号处理方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种基于自动频率控制的信号处理方法和设备。

背景技术

目前，高速交通工具，比如高速铁路在全球快速普及，如德国的ICE、法国的TGV、西班牙的AVE以及日本的新干线等，最高运营时速可达到200～350千米/小时。而作为目前国内唯一采用磁悬浮技术建造的商用高速列车，上海磁悬浮列车的最高时速更是高达431千米/小时。这些高速交通工具的使用，为现有移动通信系统带来了很大的挑战，其中很重要的一个方面，就是移动台高速运动所带来的较强的多普勒频移问题。

在较开阔的场景中，基站和移动台之间的传播多为直达径或较强的反射径，移动台的运动将导致其接收到的信号的频率发生偏移，称为多普勒频移。其中，移动台接收下行信号的频偏为f_d，fd=fcC*v*cosθ,]]>f_c为载波频率，C为电磁波传播速度，v为移动台移动速度，θ为移动台的运动方向和信号传播方向的角度。当载频为1.8GHz，移动台移动速度为300km/h时，最大频偏fd可能达到500Hz。

移动台锁定接收的信号频率，比如f_c+f_d，并以此作为参考频率，加上固定的上下行频点的频率偏置Δf，作为上行发送信号的载波频率；同时，由于移动台运动同样导致上行信号产生了多普勒频移f_d，所以基站接收到的上行信号载频为f_c+Δf+2f_d。基站以f_c+Δf为本征频率进行信号接收，就会导致其基带信号有2f_d的频偏。同样对于上面所提到的1.8GHz的载频和300km/h的移动速度场景，基站接收信号的多普勒频移就是1KHz。

对于现有技术中一种典型的蜂窝通信系统，全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communication)来说，其随机接入信道(RACH，Random Access Channel)用于接收移动台发起的初始接入请求，RACH的接收性能对初始接入和切换性能具有很大的影响。所以，在实际应用中，基站需要对接收到的信号进行纠偏处理，即纠正频偏造成的影响。具体实现为：首先，计算接收到的基带信号的频率纠偏信号；然后，利用计算得到的频率纠偏信号对接收到的基带信号进行纠偏。通常情况下，频率纠偏信号的计算通过自动频率控制(AFC，Automatic Frequency Control)算法来完成。

图1为现有基于AFC算法的RACH接收机组成结构示意图。这里所提到的RACH接收机在实际应用中可以是指前面所介绍的基站。如图1所示，基带采样信号经001环节完成解旋后，通过002和003环节分别完成信道估计和突发(Burst)同步后，004环节从中抽取出41个TSC接收符号，与TSC符号比特以及信道估计值一起，送进005环节即AFC单元，完成频偏估计，并产生频率纠偏信号006，在007环节对解旋后的基带信号进行纠偏，纠偏后的基带信号分别经过008和009环节进行信道估计和Burst同步后，进入010环节完成均衡，最后输出软判决值010给011环节，完成信道解码。

通过上面的介绍可以看出，AFC单元即用于完成前面所提到的计算频率纠偏信号功能。由于RACH的突发特性，即RACH通常只是很小的一些时隙，非连续，所以通常情况下，AFC单元只能采用非环路AFC算法计算频率纠偏信号，而且通常只会使用RACH信道Burst(可以理解为基带信号)中的TSC符号部分进行鉴频，这里所提到的鉴频只指频偏估计中的一个主要步骤。